盾构穿越高速公路安全专项施工方案（2标） - 图文

上海市轨道交通5号线南延伸2标 盾构穿越高速公路安全专项方案

油缸每动作一次的最大流量约为12L。每台盾构配备1台施维英注浆泵及配套操作控制系统。施维英注浆泵经久耐用、操作简单、维护方便，是世界著名盾构机械生产厂家 海瑞克公司、小松盾构、IHI 盾构等的专用注浆设备。盾构掘进时可实施多点位注浆，使浆液均匀分布，提高浆液填充效率，减小周围土体变形。

（2）盾构推进自动化测量的应用。为了确保高速公路安全，盾构机将加装我公司自主开发的盾构掘进姿态实时测量系统，利用先进的测量、电子传感器和计算机技术，计算盾构机的位置、姿态和趋势信息，并与设计隧道轴线进行比较，以直观的方式图文 并茂地给盾构机操控人员实时地提供信息，实时纠偏，减少盾构纠偏带来的土体扰动。

图 2.3－2 空间两点三维坐标及盾构机坡度、滚角计算盾构姿态示意图

（3）盾壳加设应急注浆孔。为了更好地及时控制地面沉降，保护高速公路安全。863盾构在壳体上预留2道应急注浆孔，各10点。

图2.3-3 盾构壳体增设注浆孔示意图

（4）土体改良系统 能更好的控制盾构机出土情况，有效改善推进难度。盾构土体改良系统配置有泡沫系统和加泥加水系统。设有4个刀盘正面注入口和8个土仓壁注入口。采用双层式单向阀，有效阻止正面的土体进入改良孔，避免改良孔的堵塞

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现象。

图2.3-4 863盾构

刀盘土体改良注入口 图2.3-5 泡沫发生器

泡沫系统设计注入率20%-30%，发泡量4000L/min。配备1台6m3空压机（并备用一台6m3空压机）、1个1m3储气罐和4路单点单泵泡沫注入系统。泡沫注入系统中原液稀释后经溶液泵与压缩空气混合，通过发泡装置实现10-15倍的发泡率，其中溶液泵流量25L/min。

加泥加水系统输出流量、注入压力均可满足盾构前方土体加固改良需要。

2.4 分阶段控制区划分

2.4.1 盾构穿越前试推进阶段

将盾构切口所能影响的最初高速公路断面前50环作为盾构穿越试推进段。在这段范围内主要任务为对盾构推进参数进行分析优化，摸索最适合穿越段地质及环境条件的施工参数，减小盾构施工的地层损失和土体扰动等，为穿越施工提供参考依据。

2.4.2 盾构穿越阶段

把盾构切口进入所能影响的最初高速公路断面处设为穿越段开始，直至盾构切口离开所能影响的最终高速公路断面范围定为穿越段。该控制区段施工时，主要根据穿越试推进段总结的推进参数和施工数据来指导盾构的推进施工。在这个阶段主要任务是控制盾构的施工参数，包括控制推进速度、正面土压力、同步注浆流量、同步注浆压力等，监控地表沉降和环境影响，确保高速公路及环境安全。

2.4.3 盾构穿越后阶段

盾构切口出所能影响的最终高速公路断面至往后50环（60m）设为穿越后阶段。

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由于盾构穿越后，地面存在一定程度的后期沉降，会对地面造成影响。必须在穿越区域的隧道内准备充足的补压浆材料以及设备，根据沉降监测情况进行后期补压浆。

穿越公路名称 S4 沪金 高速公路 下行线 508～557环 558～593环 594～643环 上行线 穿越前段 505～554环 穿越段 555～593环 穿越后段 594～643环 以上环号是根据施工图计算得出，施工时在进入推进试验段和穿越段前进行测量复核，确定穿越区的实际环号并进行相关控制。穿越施工时上行线先行穿越，在上行线穿越后进行细致的分析总结，给下行线穿越提供参考，确定更加合理的施工参数和施工方法，以便在下行线穿越过程得到进一步改进。

图2.4.3-1 盾构分段划分平面示意图

根据以往施工经验，在盾构推进过程中，切口到达前地面先有少量隆起，随着盾构穿越开始下沉并在后期沉降变化量较大，即盾构尾部土体后期变形大，因此当盾构穿越桩基后应及时在施工隧道内进行二次注浆，从而更好的控制其沉降。

2.5 建立联系网络

与S4高速公路管理单位建立联系，便于施工中的监测和突发事件的应急处理。

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同时，在施工中互通信息，保证盾构施工和建构筑物的安全。

2.6 测量核准里程

在盾构穿越施工前，再次复核测量盾构机里程，确认盾构与桩基的相对位置，同时明确盾构穿越时各个部位的位置，以便采取相应的技术措施。测量也确保盾构能及时调整，确保以良好的姿态穿越桩基。

2.7 技术准备和设备管理

为确保盾构顺利穿越S4高速公路，在盾构穿越前，对所有施工人员进行技术交底。使每一个参加施工的工作人员清楚了解盾构隧道与高速公路间的相对位置，以及盾构穿越施工措施。在盾构机操作室张贴相关技术交底、说明穿越流程及重点控制措施。此外，使施工人员了解相关的应急预案，及发生突发事件的简单处理方法，便于争取时间。

设备管理上，穿越前，仔细对设备进行一次检查和保养，特别是盾构机，认真检修存在的问题，保证以良好的工况条件下进行穿越施工。同时，仔细检查盾构机的同步注浆设备和管路，并保证注浆设备正常运行。对行车、电机车、油脂泵等进行彻底检修清理，排除故障隐患，保证穿越期间设备正常运转，避免由于设备上的原因导致施工停顿，影响整个施工质量控制。

3 施工技术措施

3.1 推进试验段

在推进试验段，主要就土压力、推进速度、出土量、注浆量和注浆压力设定与地面沉降关系进行分析，掌握此段区间盾构推进土体沉降变化规律以及摸索土体性质，以便正确设定穿越S4高速公路的施工参数和采取相应措施减少土体沉降，以保证高速公路的安全。

3.1.1 推进土压力设定

正面平衡压力：P=k0γh

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